本發(fā)明涉及柵控電子槍領(lǐng)域，特別涉及一種可以減少脈沖后延的柵控電子槍柵極觸發(fā)電路。

背景技術(shù)：

1、柵控電子槍是一種利用靠近陰極的柵極控制注電流的電子槍，它可以實(shí)現(xiàn)小功率控制大注電流，在醫(yī)療等行業(yè)有著廣泛應(yīng)用。隨著放療技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，柵控電子槍在放療領(lǐng)域的需求也在增長(zhǎng)。直線加速器在腫瘤治療中具有重要地位，而柵控電子槍作為直線加速器的重要組成部分，可以顯著改善其性能，滿足不同治療需求。同時(shí)，柵控電子槍在工業(yè)、醫(yī)療、輻照等行業(yè)也有較為廣泛的應(yīng)用。例如，在輻照產(chǎn)業(yè)中，柵控電子槍可以為輻照加速器提供穩(wěn)定的束流源。

2、柵控電子槍的各組成部分都有一定的技術(shù)要求。例如，陽極工作電壓高，高壓脈沖調(diào)制難度大；柵極工作電壓低，需要精確控制；陰極需要具備特定的性能以確保工作可靠性和使用壽命。其中，柵極的觸發(fā)對(duì)注電流的影響較大，直接影響其注電流的幅值、前后沿等關(guān)鍵指標(biāo)。所以柵控槍對(duì)其柵極觸發(fā)電路的要求也越來越高。

3、柵控電子槍的發(fā)射電流大小會(huì)直接影響其電子的能量，電流越大，其能量越高，其穿透能力也就越強(qiáng)，在電子加速器成像領(lǐng)域中，通過切換電子槍發(fā)射電子的穿透能力，可得到多個(gè)層面更為清晰的穿透成像，而采用的模式為使電子槍發(fā)射電流在兩個(gè)不同的幅值交替切換來實(shí)現(xiàn)，稱為電子槍的雙能模式，在柵控電子槍應(yīng)用中，通常需要調(diào)節(jié)柵極脈沖的幅值來達(dá)到此效果。因此，設(shè)計(jì)柵極觸發(fā)電路時(shí)，需要適配電子槍的此項(xiàng)應(yīng)用。

4、目前傳統(tǒng)的柵極脈沖觸發(fā)電路包括穩(wěn)壓電源及儲(chǔ)能電容、開關(guān)管、脈沖變壓器、偏壓電路組成。如圖1所示，柵壓模塊a1提供直流電壓給儲(chǔ)能電容c1充電，當(dāng)觸發(fā)及驅(qū)動(dòng)模塊接收到觸發(fā)信號(hào)后，由光纖收端將信號(hào)傳遞給驅(qū)動(dòng)芯片u2，從而驅(qū)動(dòng)開關(guān)管sw1開通，t1的初級(jí)形成脈沖電壓，經(jīng)升壓及極性調(diào)整后，形成一定幅值與寬度的柵極電壓，而偏壓模塊，將整個(gè)柵極觸發(fā)脈沖整體形成一個(gè)負(fù)偏壓，從而使無觸發(fā)脈沖時(shí)，其柵極電位處于零電壓以下，以防柵極在噪聲的影響下造成誤觸發(fā)。

5、現(xiàn)有的方案下，由于柵極的負(fù)載很大，使用脈沖變壓器，會(huì)使脈沖變壓器次級(jí)形成的柵極觸發(fā)前端有很大的過沖，且后沿較長(zhǎng)，近而使柵控電子槍形成的注電流也會(huì)有相同的效應(yīng)，即其注電流的前端會(huì)有較大的過沖與較長(zhǎng)的后沿。若想形成較為陡峭的脈沖后沿，需要將t1次級(jí)并接電阻r1，其阻值越小，后沿就會(huì)越陡峭，但其消耗的功率將會(huì)成倍上升，從而需要提高柵壓模塊的功率，而柵壓模塊的功率也不是可以無限制提升的，受限于成本和精度等要求，在達(dá)到設(shè)計(jì)精度要求的陡峭的后延就會(huì)使得電阻r1消耗的功能增加，而節(jié)省功率又會(huì)造成脈沖后延的延長(zhǎng)，現(xiàn)有技術(shù)的柵極觸發(fā)電路造成電阻r1和柵壓模塊之間在設(shè)計(jì)上存在不可調(diào)和的矛盾。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種柵控電子槍柵極觸發(fā)電路，對(duì)柵控電子槍柵極觸發(fā)電路進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，最大限度的滿足了減少脈沖后延，從而滿足柵控電子槍工作的需求。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種柵控電子槍柵極觸發(fā)電路，包括柵壓模塊a1、電容c1、主開關(guān)管sw1、偏壓模塊a3、電容c2、電阻r1，所述觸發(fā)電路還包括截尾開關(guān)管sw2、觸發(fā)及驅(qū)動(dòng)模塊a2；其中電容c1并聯(lián)設(shè)置在柵壓模塊a1兩端，電容c1的正極連接至主開關(guān)管sw1的漏極，主開關(guān)管s1的源極連接至截尾開關(guān)管sw2的漏極，截尾開關(guān)管sw2的源極接地；在主開關(guān)管sw1和截尾開關(guān)管sw2連接之間引出端子連接至觸發(fā)電路輸出端grid；輸出端grid經(jīng)依次串聯(lián)的電阻r1、電容c2后接地；偏壓模塊a3的正負(fù)極并聯(lián)在電容c2兩端；所述觸發(fā)及驅(qū)動(dòng)模塊a2用于根據(jù)觸發(fā)信號(hào)的有無來分別驅(qū)動(dòng)主開關(guān)管sw1、截尾開關(guān)管sw2的導(dǎo)通與否從而通過輸出端grid輸出脈沖電壓。

3、所述觸發(fā)電路還包括二極管v2，所述主開關(guān)管sw1的源極連接至二極管v2的陽極，二極管v2的陰極連接至截尾開關(guān)管sw2的漏極。

4、所述觸發(fā)電路還包括電阻r6，所述電阻r6串接在主開關(guān)管sw1的漏極和電容c1的正極之間的回路上。

5、所述觸發(fā)電路還包括電容c3，輸出端grid經(jīng)電容c3連接至二極管v2的陰極。

6、所述觸發(fā)電路還包括柵壓模塊a4、主開關(guān)管sw3、觸發(fā)及驅(qū)動(dòng)模塊a5、電容c11和二極管v4，其中柵壓模塊的正負(fù)極兩端并聯(lián)電容c11，電容c11的正極連接至主開關(guān)管sw3的漏極，主開關(guān)管sw3的源極連接至二極管v4的陽極，二極管v4的陰極連接至二極管v2的陰極；所述的觸發(fā)及驅(qū)動(dòng)模塊a5的輸出端連接至主開關(guān)管sw3以及截尾開關(guān)管sw2的柵極。

7、所述觸發(fā)電路還包括電阻r61，所述電阻r61串接在電容c11和主開關(guān)管sw3之間。

8、所述的觸發(fā)及驅(qū)動(dòng)模塊a2包括光耦u2、u3以及反相驅(qū)動(dòng)器u4、同相驅(qū)動(dòng)器u5，其中電源正極vcc1經(jīng)電阻r2連接至光耦u2的第一輸入端，光耦u2的第二輸入端連接至光耦u3的第一輸入端，光耦u2的第二輸入端輸入觸發(fā)信號(hào)；電源正極vcc1連接至二極管v1的陽極，二極管v1的陰極分別連接至光耦u2的供電端、電阻r3、電容c4；電阻r3的另一端連接至光耦u2的輸出端；光耦u4的輸出端連接至二極管v3的陽極，二極管v3的陰極連接至反相驅(qū)動(dòng)器u4的輸入端；電阻r4并聯(lián)二極管v3兩端；二極管v3的陰極經(jīng)電容c5連接至光耦u2的接地端，光耦u2的接地端連接至電源地v1g；電容c4的另一端連接至反相驅(qū)動(dòng)器u4的接地端，u4的接地端連接至電源地v1g；u4的接地端連接至二極管v2的陽極；u4的輸出端連接至主開關(guān)管sw1的柵極；

9、光耦u3的電源端連接至電源vcc2，光耦u3的接地端接地；光耦u3的輸出端經(jīng)電阻r5連接至光耦u3的電源端；光耦u3的輸出端連接至同相驅(qū)動(dòng)器u5的輸入端，同相驅(qū)動(dòng)器u5的輸出端連接至截尾開關(guān)管sw2的柵極。

10、所述觸發(fā)電路還包括光電接收器，所述光電接收器的輸出端連接至光耦u3的第二輸入端；所述光電接收器的輸入端連接光纖，用于接收經(jīng)光纖傳來的觸發(fā)信號(hào)并將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。

11、所述的觸發(fā)及驅(qū)動(dòng)模塊a5包括光耦u22、u33以及反相驅(qū)動(dòng)器u44，其中電源正極vcc1經(jīng)電阻r22連接至光耦u22的第一輸入端，光耦u22的第二輸入端連接至光耦u33的第一輸入端，光耦u22的第二輸入端輸入觸發(fā)信號(hào)；電源正極vcc1連接至二極管v11的陽極，二極管v11的陰極分別連接至光耦u22的供電端、電阻r33、電容c44；電阻r33的另一端連接至光耦u22的輸出端；光耦u44的輸出端連接至二極管v33的陽極，二極管v33的陰極連接至反相驅(qū)動(dòng)器u44的輸入端；電阻r44并聯(lián)二極管v33兩端；二極管v33的陰極經(jīng)電容c55連接至光耦u22的接地端，光耦u22的接地端連接至電源地v1g；電容c44的另一端連接至反相驅(qū)動(dòng)器u44的接地端，u44的接地端連接至電源地v2g；u44的接地端連接至二極管v22的陽極；u44的輸出端連接至主開關(guān)管sw3的柵極；

12、光耦u33的電源端連接至電源vcc2，光耦u33的接地端接地；光耦u33的輸出端經(jīng)電阻r55連接至光耦u33的電源端；光耦u33的輸出端連接至觸發(fā)及驅(qū)動(dòng)模塊a2的同相驅(qū)動(dòng)器u5的輸入端，同相驅(qū)動(dòng)器u5的輸出端連接至截尾開關(guān)管sw2的柵極。

13、所述柵壓模塊a1、柵壓模塊a4為輸出電壓相異的可調(diào)穩(wěn)壓電源，分別為電容c1和電容c11充電儲(chǔ)能。

14、本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：(1)可有效降低傳統(tǒng)電路中因?yàn)闇p小柵極脈沖后沿而增加的柵極匹配負(fù)載所消耗的功率。

15、(2)可有效降低柵脈沖后沿，施加于柵控電子槍時(shí)，得到后沿較小的電子槍脈沖電流，滿足電子槍工作的精度需求。

16、(3)可通過擴(kuò)展得到雙能量的柵脈沖，應(yīng)用于雙能電子槍領(lǐng)域。

17、(4)電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，控制信號(hào)可以通過光纖傳遞，控制信號(hào)傳輸延時(shí)小。

18、(5)相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)觸發(fā)電路，取消了變壓器部件，使得觸發(fā)電路的體積進(jìn)一步縮小，方便布局設(shè)計(jì)。